JP2004508723A - Pump source for laser - Google Patents

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Abstract

本発明は、レーザの分野に関し、詳細にはレーザに使用するポンプソースに関する。多数の既存のレーザはレーザの利得媒質中に反転分布を生じさせるために線形フラッシュランプを使用する。そのようなポンプソースには、爆発性損傷、長い光パルス長さおよび不適切なスペクトル放出を含む特に色素レーザをポンピングするときのいくつかの不都合がある。本発明は表面放電現象を利用するレーザ用のポンプソースを提供する。ガス9に接触している誘電材料1は、利得媒質をポンピングするために使用される電磁放出を提供するために表面上に放電される電気エネルギーを有する。(変数の中でもとりわけ)誘電材料または使用されるカバーガスを変えることによって、表面放出を使用してレーザ利得媒質をポンピングすることができる。The present invention relates to the field of lasers, and in particular, to pump sources for use in lasers. Many existing lasers use a linear flashlamp to create a population inversion in the gain medium of the laser. Such pump sources have some disadvantages, especially when pumping dye lasers, including explosive damage, long light pulse lengths and inappropriate spectral emission. The present invention provides a pump source for a laser using a surface discharge phenomenon. The dielectric material 1 in contact with the gas 9 has electrical energy discharged on the surface to provide the electromagnetic emission used to pump the gain medium. By varying the dielectric material (among other variables) or the cover gas used, surface emission can be used to pump the laser gain medium.

Description

【0001】
本発明は、レーザの分野に関し、詳細にはレーザに使用するポンプソースに関する。
【0002】
レーザは、(慣習的に「利得媒質」と呼ばれる)材料中にいわゆる反転分布(population inversion)を生じさせ、次いでこれを刺激してフォトンのコヒーレント放出を生じさせることによって作動する。ポンプソースは利得材料を反転分布状態に励起するレーザの構成要素であり、種々のレーザは反転分布を生じさせるために様々なプロセスを利用する。例えば、一般的なHe−Neレーザは高電圧電気放電を使用して放電管中のHe−Ne混合物を反転分布に励起する。
【0003】
代表的なフラッシュランプポンプ式色素レーザは、色素(利得媒質)を含有する中央セルの周りに対称的に配置されたいくつかの線形フラッシュランプを備える。反射器が色素セルとフラッシュランプの両方を囲み、色素セル中に光を導く(フラッシュランプポンプ式色素レーザの構造に関する議論についてはL.G.Nair,‘Dye Lasers’,Prog.Quant.Electr.,vol.7,pp153−268,1982を参照されたい)。使用される最も一般的な色素材料はメタノール溶剤中に分解されたローダミン(rhodamine)6Gである。色素レーザから効率的なシステム動作を得るためには一般に強力なインコヒーレントポンプソースが使用される。最も一般的な例は、色素レーザを従来のキセノン充填フラッシュランプによってポンピングするものである。そのような装置は1%超の効率で動作できるが、0.5〜1%のレベルがより代表的である。
【0004】
上記のタイプのフラッシュランプをポンプソースとして使用することにはいくつかの不都合がある。第一に、フラッシュランプが爆発する危険がある。フラッシュランプ中に放電が起こると、プラズマフィラメントが電気的に加熱され、急速に膨張する。これにより衝撃波が生じて周囲のシリカエンベロープが破裂し、それによりフラッシュランプが爆発することがある。この損傷の危険は、フラッシュランプを駆動するために使用できる電気エネルギーのレベルを制限しなければならないことを意味する。これはレーザ効率およびフラッシュランプポンプ式レーザの出力エネルギーに重要な影響を及ぼす。
【0005】
第二に、フラッシュランプからの光スペクトルは本質的に熱的であり、約20000Kの温度をもつ擬似黒体と考えられる。このことは、ポンプ光のかなりの部分が電磁スペクトルの硬紫外領域(hard ultra−violet region)中に存在し、これにより色素溶液の著しい劣化および加熱、ならびに不十分な吸収スペクトル重複が起こることを意味する(利得材料を備える色素溶液は色素および溶媒からなる。ポンプソースからの硬紫外放射は色素分子を損傷させ、それらをレーザ作用に寄与できなくする。また硬UVフォトンは非常にエネルギーが強く、したがって色素によって吸収された場合、大量の熱に変換され、この熱が色素溶液中に放散されることになる)。しばしば、より小さいフラッシュランプでは、フラッシュランプ自体の融除により、Xeガスを汚染する材料が生じ、それにより放出プロファイルに影響を及ぼすことがある。
【0006】
第三に、フラッシュランプは一般に放電用のエネルギー堆積率を制限する高い初期インピーダンスを有する。これにより(約μs程度の)比較的長い電気駆動パルスが生じ、大きい三重項状態(triplet state)分布および/または強力な熱レンズ効果(thermal lensing)などの著しいレーザ損失の発達を促進することがある。三重項状態は色素レーザの著しい損失機構である。色素分子は、三重項状態にあるとき、レーザ作用に利用できず、レーザ放出の吸収損失源になる。したがって、高三重項状態分布になるとレーザパワーおよびエネルギーが低減する。色素利得媒質中での熱レンズ効果はレーザビーム品質の劣化を引き起こし、レーザ放出の損失機構になる。熱レンズ効果は、色素利得媒質中に熱が堆積して溶媒中で屈折率が変化したときに起こる。したがって、溶媒はレンズの特性を有する。
【0007】
したがって、本発明の目的は、上述の欠点の少なくとも一部を軽減するレーザ用のポンプソースを提供することである。
【0008】
本発明によれば、表面の少なくとも一部が露出している誘電材料のスラブと、適切なガスを充填することができる、ガスを前記露出している表面に接触させておくための収容手段と、ソースの動作中に基板の前記露出している表面上にエネルギーを供給し、それにより表面放電を開始させることができるように構成されたエネルギー供給手段とを備え、エネルギー供給手段のインピーダンスが表面放電のインピーダンスに実質的に整合するレーザ用のポンプソースが提供される。
【0009】
相応して、
i)ガスを誘電材料のスラブの露出している表面に接触させておくステップと、
ii)表面放電を開始させるためにエネルギー供給回路によって誘電材料の露出している表面上にエネルギーを供給するステップとを備え、
iii)表面放電のインピーダンスとエネルギー供給回路のインピーダンスが実質的に整合するように構成されている、
レーザ用の利得媒質をポンピングする方法が提供される。
【0010】
本発明はレーザポンプソースを提供するために表面放電からの放射光放出を利用する。色素レーザと同様に、表面放電は、同じく慣習的にポンピングソースとしてフラッシュランプを使用するネオジウムガラスレーザおよび光解離(photodissociation)レーザに使用するのに適している。収容手段は構成用のカバーガスを提供し、適切なガスを充填することができる。したがって、これによりユーザは自身のガス選択ができるようになる。
【0011】
本装置は(一般に当技術分野で「基板」と呼ばれる)誘電材料の表面上に電気エネルギーを放電させることによって作動する。放電はエネルギー供給手段、好都合には高電圧電極から多数のプラズマストリームを開始させることによって始まる。これらのストリームは基板上でHV電極から接地電極に向かって成長し、しばしば発達するにつれてプラズマシート中に併合する。ストリームが電極間の間隙を架橋すると、高電流がストリーム中に蓄積し、これによりガスが加熱されて、基板が融除され、ガスの一部になる。したがって、スペクトル放出はカバーガスと基板構成要素の両方から発する。初期エネルギー供給から放射性放出への全プロセスは一般に「表面放電」と呼ばれる。この表面放電からの電磁放出は赤外波帯域から真空紫外波帯域まで起こる。特定の基板およびガスを使用すると本発明の放出プロファイルを変更することができる。例えば、放出が光領域中で起これば、色素レーザ用のレーザポンピングソースに適したものにすることができる。
【0012】
フラッシュランプと比較して、シリカ壁がなく、したがって本装置はより高い入力エネルギーに対応することができる。表面放電を制限するシリカ壁がないことは、放電プラズマから出るいかなる衝撃波もがガス体積中に放散できることを意味する。シリカ壁が衝撃波を閉じ込めなければならないフラッシュランプではそうならない。明らかに、シリカエンベロープが衝撃波を含有できなくなり、シリカが破裂するエネルギー限界がある。このエネルギー限界は爆発エネルギーと呼ばれる。さらに、放射される出力は著しい線形構造を有し、熱的であると考えられない。
【0013】
有利には、ガス、誘電材料およびエネルギー供給手段の構成を変えることによって、放出される放射のスペクトルを変更することができる。これによりポンプソースを利得材質用に使用される材料の吸収スペクトルに適合させることができる。
【0014】
本発明は幾何形状が平面なので線形フラッシュランプ装置よりもインダクタンスが低くなっている。表面放電は通常、一般に平面プラズマを形成する多数のストリームからなる。地帰路(earth return)は基板の裏面に直接接続される。このプラズマ幾何形状に関連する大強度磁界または大回路ループ領域はなく、したがってインダクタンスは低い。反対に、フラッシュランプは通常、最初に小さい断面直径を有する単一のプラズマストリーマを含有する。地帰路は通常フラッシュランプからかなりの距離にある。これによりストリーマおよび大きい回路ループ領域の近くに強い磁界が生じ、インダクタンスにかなり寄与する。エネルギー供給手段と基板の間の効率的なエネルギー伝達を保証するためには、エネルギー供給手段のインピーダンスが表面放電のインピーダンスに実質的に整合することを保証する必要がある。表面放電のインピーダンスは、放電の温度および寸法を含むいくつかのファクタに依存し、したがって使用されるガスのタイプおよび放電が起こる基板の領域の影響を受ける。
【0015】
インピーダンスが低いと適度の動作電圧(約20kV)用に高ピークパワーの短い放電パルスを生じさせることができる。これはレーザ損失および上述の熱レンズ効果を低減するのを助ける。したがって、表面放電システムのインピーダンスがフラッシュランプの場合よりも低いので、より効率的になることが予想される。
【0016】
エネルギー供給手段は通常、容量性エネルギー蓄積装置、伝送線、スイッチおよび一対の電極からなる。自己整合ケーブルパルス発生器かまたは低インダクタンス共振放電回路を備える放電回路が効果的であることが分かっている。パルス発生器は、ケーブルの特性によって決定される時間中に基板の表面上に放電される高電圧ケーブル中のエネルギーを容量的に蓄積する。共振放電回路は、基板の表面に切り替えることができるコンデンサ中のエネルギーを蓄積する。
【0017】
均一な電気破壊を達成するためには、高速立上りエッジをもつ電圧パルスをHV電極に印加することが好ましい。これは、それにより多数の破壊アークが形成され、均一な表面プラズマを形成することができるからである。好都合なことに、共振放電回路はこの特性を有し、エネルギーを迅速に(約300ns)放電することができ、エネルギー伝達においてケーブル発生器セットアップよりも効率的である。共振放電回路は高ピークパワー電気パルスで低インピーダンス負荷を駆動することができる。したがって、共振放電回路は低インピーダンス表面放電負荷を駆動するのに適しており、パルス式色素レーザポンプソースに必要な高ピークパワーをつくり出すことができる。
【0018】
使用されるガスは同じくポンプソースの光放出特性に大きな影響を及ぼす。ガスタイプ(同じくガスの圧力)は放電の均一性に影響を及ぼす。好ましくは、(1.5バール未満の)希ガス、CO(0.5バール未満)またはSF(100ミリバール未満)を使用すべきである。
【0019】
少量のSFを希ガス(XeやKrなど)に添加すると200〜300nmのスペクトル帯域中の放出活性が向上することが分かっている。この効果を使用して色素レーザのポンピング効率を高めることができる。
【0020】
好都合には、Xe/SFまたはKr/SFとともにPTFE基板を使用すると、色素レーザのポンピングに適した特に強い光放出が生じることが分かっている。
【0021】
表面放電の構造的特性に影響を及ぼすことがある別のファクタは、エネルギー供給手段と基板の間を電気的に接触させるための手段である。好都合には、プロファイル形成した電極を使用すると均一な放電が生じる。好適にプロファイル形成した電極は、均一な電界が生じて、次にHV電極エッジ上のどの点からも放電ストリーマが形成されることが等しく見込まれることを保証する。したがって均一な放電が生じる見込みが高くなる。ガス放電レーザでは、RogowskiまたはChangのプロファイル形成した電極が一般に使用される。Changの電極は我々の表面放電システムにおいてテストしてあり、均一な放電を生じている。ただし、同じく均一な表面放電を生じるより簡単な構成は電極に丸いコーナを使用することである。これらのコーナは好都合には約2〜5mmの曲率半径を有する。
【0022】
表面放電はインピーダンスが低くなる傾向がある。したがって、駆動電気エネルギーパルスの品質は劣化しないためには、エネルギー供給回路のインダクタンスが低いことが重要である。
【0023】
表面放電伝搬方向に対して実質的に直角なストリップラインによって誘電基板スラブに接続された電極をもつ低インダクタンス放電回路を備えるエネルギー供給手段は真性の低インダクタンスエネルギー供給手段を構成する。そのような構成の地帰路は、ストリップラインの接地導体を基板の側面の周りに巻き、それを基板スラブの下から供給回路に戻すことによって与えることができる。
【0024】
電気フィードが放電伝搬に対して直角に接続された上記の構成には、レーザシステムのエネルギー放出を最適化する効果がある色素スラブ利得媒質の端部の近くにレーザミラーを配置することが可能であるというさらなる利点がある。
【0025】
基板材料を変更するとポンプソースの光放出特性に影響が及ぶ。レーザポンプソース中で使用する適切な基板材料はポリマー、セラミックおよびガラスである。PTFE基板の使用は、ローダミン6Gベースの色素レーザをポンピングするために特に適していることが分かっている。
【0026】
基板の厚さも重要である。基板は放電中に生じる強い衝撃波および高電界に耐えられるよう十分厚くなければならない。ただし、基板は厚すぎてはならず、さもなければ放電と放電回路の間の十分な容量性結合が得られなくなる。0.5〜6ミリメートルの範囲内の厚さの基板はスペクトル放出を修正するために十分な放電/基板相互作用で均一な表面放電を促進することが分かっている。PTFE基板の場合、約1mmの厚さが効果的であることが分かっている。
【0027】
スペクトル放出特性は、基板内に適切なドーパントを入れることによってさらに高めることができる。ドープ基板は非ドープ基板の放出プロファイル上に重なる強い離散的スペクトルラインを示し、好都合にはこれらのスペクトルラインが利得媒質の吸収帯域に整合するようにドーパント材料を選択することができる。例えば、基板として鉛ドープガラスを使用すると、色素ベースレーザとともに使用するのに特に適したポンピングソースが生じる。
【0028】
本発明のポンプソースは、幾何形状が平面なので、レーザの直接ポンピングを最適化するために利得媒質の近傍に取り付けることができる。本発明のさらなる態様では、上述のようにポンプソースに動作可能に結合された色素利得媒質を組み込んだレーザヘッドが提供される。レーザヘッドはいくつかの異なる構成を有することができる。好都合には、レーザヘッドはBethuneセル構成(D S Bethune,“Dye cell design for high−power low−divergence excimer−pumped dye lasers”,Appl.Optics,vol 20,pp.1897−1899,1981参照)または横方向流れ構成(C Tallman and R Tennant,“Large−scale,excimer−laser−pumped dye lasers”in“High power dye lasers”F J Duarte Ed.,Springer−Verlag,pp.93−96,1991参照)を有することができる。好ましくは、レーザヘッドはBethuneセル構成を有する。これはより効率的なレーザが得られるからである。
【0029】
上記のレーザ構成は液体色素レーザに特に適している。ただし、固体状態色素レーザは液体色素レーザの魅力的な代替物と考えられ、したがって本発明のさらなる目的は、固体色素レーザ中で使用するのに適したポンプソース構成を提供することである。
【0030】
したがって、本発明はまた、先に請求しているように、誘電材料がレーザ利得材料としても作用することができるポンプソースを備える固体状態色素レーザ用のポンプソースを提供する。
【0031】
そのようなポンプソース構成は、別個の液体色素利得媒質を近傍に配置する必要がないので有用である。代わりに、基板上で表面放電を開始させることによって基板自体からレーザ作用を達成することができる。
【0032】
適切な基板はレーザ色素をドープしたホスト基板を備える。
【0033】
ホスト基板の例としてはソルゲル、有機修飾シリカ(ormosil)、ポリマーおよびポリマー充填ガラスがある。適切な色素ドーパントの例としてはピロメテン(pyrromethene)などの有機レーザ色素がある。特にPyr597が色素ドーパントとして使用できる。
【0034】
カバーガス、基板厚さなどは上記と同様にして変えることができる。
【0035】
次に添付の図面を参照しながら例として本発明の実施形態について説明する。
【0036】
図1aにレーザ用のポンプソースとして使用するのに適した表面放電アセンブリを示す。平面誘電基板1は電極3、5を介してエネルギー放電ソース(図示せず)に接続されている。電極5は接地平面7に接続されている。基板の1つの表面はガス9に接触している。
【0037】
電極3から高電圧パルスが開始されると、図1bに示すように、電極3、5間の領域中でガス9の電気破壊が起こる。次いで表面プラズマが形成される。
【0038】
図2に基板/カバーガス構成および共振回路放電を備えるポンプソースを示す。図は100nFエネルギー蓄積コンデンサ23に接続されたALE402L+50kV電源21を示している。電源21およびコンデンサ23は回路の高インダクタンス(約2.0μH)セクション中に配置されている。インダクタンスはワイヤ25のループとスイッチ27によって発生する。このスイッチ27は、回路の残部からコンデンサ23を分離し、1気圧の圧力で窒素を充填すると30kVを阻止することができるガス充填インライントリガトロンスパークギャップを備える。
【0039】
回路はまた、3m×0.45mの寸法を有しかつ76μm銅箔で覆われた厚さ0.5mmのMylar(登録商標)シートから製造した100nF低インダクタンス(約4nH)コンデンサ29を備える。このシートコンデンサは(同じくMylarおよび銅構造の)高アスペクト比低インダクタンス(約5nH)ストリップラインを介して表面放電負荷と直列に接続されている。(注:ストリップラインは間に誘電絶縁体をもつ2つの平面電気導体を備える。アスペクト比とは絶縁体の厚さと比較した導体の幅を指す。すなわち、大きいアスペクト比は大きい導体幅および小さい絶縁体厚さである)。
【0040】
表面放電は厚さ1mmのPTFE31から製造した誘電基板によって与えられる。表面放電インダクタンスを最小限にするために(点線で示される)幅20mmの銅接地平面がPEFE基板31の裏面に接続されている。接地平面はまた表面放電用の電流帰路およびストリップラインの一部をなす。
【0041】
幅10mm、厚さ0.45mm、コーナ曲率半径約2mmの2つの銅電極33(電極3の上部コーナの矢印の長さが電極コーナの曲率半径を表す図1bを参照されたい)が基板31上に接地平面の上に配置されている。銅電極33は45mm離れている。
【0042】
基板31は少量のSFとXeまたはKrとの混合物で充填される気密ボックス35内に入れられる(部分圧力はXe/Krについては800mバール、SFについては150ミリバールである)。
【0043】
放電回路を22kVまで充電した。スパークギャップを切り替えると、このエネルギーの約75%がMylarコンデンサ29に伝達され、したがって表面放電に利用可能であった。
【0044】
図2の構成をレーザヘッドに接続し、レーザエネルギーを測定した。図3にカバーガスがXe/SFまたはKr/SFである場合の放電およびレーザ放出についての光パルス形状を示す。図3のプロットはパルスの長さおよび形状を示すために正規化してある。プロットライン41および42はそれぞれKr/SFおよびXe/SFを用いたレーザ放出を示す。プロットライン43および44はそれぞれKr/SFおよびXe/SFからの放電放出を示す。図3はレーザ放出が光励起パルスにどのように応答したかを示し、またレーザパルス長さが約400nsであったことを示す。
【0045】
図4にKr/SF(プロット45)およびXe/SF(プロット46)についてのPTFE基板上の表面放電のスペクトルエネルギー放出を示す。図に見られるように、スペクトルの光領域中にかなりの放出があり、したがってこの表面放電構成は光色素レーザ用のソースとして適切なものになる。
【0046】
図5aおよび図5bに表面放電ポンプソースとともに使用するのに適した2つのレーザヘッド構成を示す。図5aはBethuneセル構成を示す。ここでポンプソース(基板51および電極53、55)は三角形断面形成されたHerasil(登録商標)シリカ色素セル57の1つの面の下に配置されている。表面放電によって放出された光の大部分はセルの壁によってシリカの色素充填チャネル59中に反射される。レーザ出力は矢印61で示される。
【0047】
図5bは他のレーザヘッド構成、横方向流れ色素レーザを示す。この構成では、色素は(矢印63で示されるように)基板の表面の上を流れる。レーザ出力は色素の流れに対して直角な方向にある。矢印65参照(図5bの縦図では、色素はページの内または外に流れていることになる)。図5bでは、図5aに示されるものと同等の装置の要素を識別するために同じ数字を使用している。
【0048】
図5aならびに図5bでは、色素溶液はメタノール溶液中の86μMローダミン6Gからなる。Bethuneセルは横方向流れセルよりも高いレベルの効率で動作することが観測された。
【0049】
図6に固体状態色素レーザヘッド構成の3つの図を示す。Pyr597をドープされた平面誘電ポリマースラブ70(改質ポリ(メチルメタクリレート)ポリマー−MPMMA)が電極(72、74)を介して放電回路76に接続されている。負荷は窒素充填トリガトロンスパークギャップ78によって放電回路から分離されている。
【0050】
基板はガス80(0.5バールのキセノン)によって覆われる。ストリップラインおよび電極は低インピーダンス構成を有する。すなわち、接地電極74から放電回路までの帰路は基板の裏面にある(地帰路84)。スラブの一方の端部には100%反射ミラー86があり、他方の端部には出力カプラ88がある。100%ミラーと出力カプラの間の距離は表面放電伝搬およびレーザ放出方向82に対して直角になるようにストリップラインを構成することによって最小限にされる。
【0051】
PTFE反射器90およびPTFEシート92は利得媒質中への放電光の結合を最大限にするためにそれぞれ基板の上および下に配置されている。色素スラブ94の両側に絶縁シートとして非改質PMMAが使用されている。
【0052】
図に示される基板70は長さ14cm、幅5cmおよび厚さ4mmを有していた。レーザ色素ピロメテン597(Pyr597)は濃度10−4Mで基板中に混合されている。(注:レーザ色素を効率的にポンピングするためには、表面放電がレーザ色素吸収帯域中に強い放出を有しなければならない。色素は約290nm超のみを透過するMPMMA中にドープされるので、Pyr597の可視吸収帯域のみがポンピングされる(470〜554nm))。
【0053】
電極は11cm離れており、コーナ半径約2mmで幅2.5cmである。電極分離は放電長さを11cmに制限する。放電回路は約80MWパルス中で100Jの電気エネルギーを表面放電負荷に供給するように設計される。このエネルギー負荷、パワー負荷および放電長さをもつ表面放電では約0.5Ωの放電インピーダンスが生じ、したがって放電回路は整合0.5Ω集中要素パルス形成ネットワーク(pfn)として設計される。回路は全蓄積容量1.14μFの5つの平行L−C要素からなる。0.5Ω負荷を使用するとき、パルス長さは1.25μsになるように設計される。
【0054】
回路は100Jの容量性蓄積エネルギー、したがって0.5Ω負荷に対して80MWのピークパワーに対応する13.3KVまで充電した。電気パルス形状を歪ませる浮遊回路インダクタンスを最小限にするためには、幅10cmの低インダクタンス銅ストリップラインを使用して回路構成要素をMylar誘電層で0.5mm離して接続する。
【0055】
色素スラブ(84)の下に配置された接地ストリップラインは基板を介して容量性結合を放電に与える。
【0056】
図7でレーザ出力98および表面放電96の光パルス形状を比較する。光パルス長さは6.5μsのテールで1.9μsであった。レーザパルスは予想される表面放電放出パルスよりも短い長さ950nsであった。
【0057】
レーザの最大エネルギー値は50%の出力カプラ反射率に対して得られた69mJであった(図8参照)。図4に示されるレーザパルスについて、これは73kWのパワー出力を与えた。
【0058】
当業者ならポンプソースの他の構成の範囲が本発明の範囲内に入るものと考えられることを容易に理解できよう。例えば、図6に示される構成について、レーザ発振波長でより低い吸収をもつ色素ドープポリマーを使用することもできる。また、レーザ色素の可視吸収帯域中での放出がより多くなることを保証するために表面放電を変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1a】
代表的な表面放電アセンブリを示す図である。
【図1b】
代表的な表面放電アセンブリを示す図である。
【図2】
共振放電回路および表面放電プラットフォームを備えるレイアウトを示す図である。
【図3】
異なるガスでレーザ放出を放電放出と比較する図2に示されるレイアウトの正規化した光放出強度プロファイルを示す図である。
【図4】
図2に示される異なるタイプの装置中のガスタイプの正規化した放出スペクトルを示す図である。
【図5a】
異なるレーザ色素ヘッドの概略を示す図である(図は横断面および縦断面の2つのレーザヘッドを示し、各場合において横断面図は縦図で示される線2−2に沿った図である)。
【図5b】
異なるレーザ色素ヘッドの概略を示す図である(図は横断面および縦断面の2つのレーザヘッドを示し、各場合において横断面図は縦図で示される線2−2に沿った図である)。
【図6】
固体状態色素レーザポンプソース実施形態による表面放電ポンプ式色素レーザヘッドおよび放電回路を示す様々な図である。
【図7】
図6のセットアップから生じる(96)レーザ放出(98)および表面放電光放出の光パルス形状を示す図である。
【図8】
図6のセットアップから生じるレーザエネルギーを示す図である。
[0001]
The present invention relates to the field of lasers, and in particular, to pump sources for use in lasers.
[0002]
Lasers operate by creating a so-called population inversion in a material (conventionally called a "gain medium"), which is then stimulated to produce coherent emission of photons. The pump source is the component of the laser that pumps the gain material to the population inversion state, and various lasers utilize various processes to create the population inversion. For example, a typical He-Ne laser uses a high-voltage electric discharge to excite the He-Ne mixture in the discharge tube to a population inversion.
[0003]
A typical flashlamp pumped dye laser comprises several linear flashlamps symmetrically arranged around a central cell containing the dye (gain medium). A reflector surrounds both the dye cell and the flashlamp and directs light into the dye cell (see LG Nair, 'Dye Lasers', Prog. Quant. Electr. For a discussion of the structure of flashlamp pumped dye lasers. , Vol.7, pp153-268, 1982). The most common dye material used is rhodamine 6G dissolved in a methanol solvent. To obtain efficient system operation from a dye laser, a powerful incoherent pump source is generally used. The most common example is to pump the dye laser with a conventional xenon-filled flash lamp. Such devices can operate with efficiencies greater than 1%, but levels of 0.5-1% are more typical.
[0004]
There are several disadvantages to using flash lamps of the type described above as a pump source. First, there is a risk that the flash lamp will explode. When a discharge occurs in the flash lamp, the plasma filament is electrically heated and expands rapidly. This can cause a shock wave to rupture the surrounding silica envelope, which can cause the flashlamp to explode. The risk of this damage means that the level of electrical energy that can be used to drive the flash lamp must be limited. This has a significant effect on the laser efficiency and the output energy of the flashlamp pump laser.
[0005]
Second, the light spectrum from the flashlamp is inherently thermal and is considered a pseudo blackbody with a temperature of about 20,000K. This means that a significant portion of the pump light is in the hard ultra-violet region of the electromagnetic spectrum, which results in significant degradation and heating of the dye solution and poor absorption spectral overlap. (Dye solutions with gain material consist of dye and solvent. Hard ultraviolet radiation from the pump source damages the dye molecules and makes them unable to contribute to laser action. Hard UV photons are also very energetic. If it is absorbed by the dye, it is converted into a large amount of heat, which is dissipated in the dye solution.) Often, in smaller flash lamps, the ablation of the flash lamp itself creates material that contaminates the Xe gas, thereby affecting the emission profile.
[0006]
Third, flash lamps generally have a high initial impedance that limits the energy deposition rate for the discharge. This results in a relatively long electrical drive pulse (of the order of about μs), which can promote the development of significant laser losses, such as large triplet state distribution and / or strong thermal lensing. is there. The triplet state is a significant loss mechanism for dye lasers. When in the triplet state, the dye molecules are not available for laser action and are a source of absorption loss for laser emission. Therefore, when the triplet state distribution is reached, the laser power and energy are reduced. The thermal lensing effect in the dye gain medium causes degradation of the laser beam quality and becomes a mechanism for laser emission loss. The thermal lensing effect occurs when heat is deposited in the dye gain medium and the refractive index changes in the solvent. Thus, the solvent has the properties of a lens.
[0007]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a pump source for a laser that mitigates at least some of the disadvantages described above.
[0008]
According to the present invention, a slab of a dielectric material having at least a part of the surface exposed, and a storage means for keeping a gas in contact with the exposed surface, which can be filled with an appropriate gas. Energy supply means configured to supply energy onto the exposed surface of the substrate during operation of the source, thereby initiating a surface discharge, wherein the impedance of the energy supply A pump source for a laser is provided that substantially matches the impedance of the discharge.
[0009]
Accordingly,
i) keeping the gas in contact with the exposed surface of the slab of dielectric material;
ii) supplying energy on the exposed surface of the dielectric material by an energy supply circuit to initiate a surface discharge;
iii) the impedance of the surface discharge and the impedance of the energy supply circuit are configured to substantially match;
A method is provided for pumping a gain medium for a laser.
[0010]
The present invention utilizes emitted light emission from a surface discharge to provide a laser pump source. Like dye lasers, surface discharges are suitable for use with neodymium glass lasers and photodissociation lasers, which also conventionally use flash lamps as the pumping source. The receiving means provides a cover gas for the configuration and can be filled with a suitable gas. Thus, this allows the user to select his own gas.
[0011]
The device operates by discharging electrical energy onto the surface of a dielectric material (commonly referred to in the art as a "substrate"). The discharge is initiated by starting a number of plasma streams from an energy supply means, conveniently a high voltage electrode. These streams grow from the HV electrode to the ground electrode on the substrate and often merge into the plasma sheet as they develop. As the stream bridges the gap between the electrodes, a high current builds up in the stream, which heats the gas and ablates the substrate, becoming part of the gas. Thus, spectral emissions originate from both the cover gas and the substrate component. The entire process from initial energy supply to radioactive emission is commonly referred to as "surface discharge". Electromagnetic emission from this surface discharge occurs from the infrared wave band to the vacuum ultraviolet wave band. The use of specific substrates and gases can alter the release profile of the present invention. For example, if the emission occurs in the light region, it may be suitable for a laser pumping source for a dye laser.
[0012]
Compared to flash lamps, there is no silica wall, so the device can handle higher input energy. The absence of silica walls that limit surface discharge means that any shock waves emanating from the discharge plasma can dissipate in the gas volume. This is not the case with flashlamps, where silica walls must confine the shockwave. Obviously, the silica envelope cannot contain shock waves, and there is an energy limit at which the silica bursts. This energy limit is called explosive energy. Further, the emitted power has a significant linear structure and is not considered to be thermal.
[0013]
Advantageously, by changing the configuration of the gas, the dielectric material and the energy supply means, the spectrum of the emitted radiation can be changed. This allows the pump source to be adapted to the absorption spectrum of the material used for the gain material.
[0014]
The present invention has lower inductance than linear flashlamp devices due to its flat geometry. Surface discharges typically consist of a number of streams that generally form a planar plasma. The earth return is connected directly to the backside of the substrate. There is no high intensity magnetic field or large circuit loop area associated with this plasma geometry and therefore the inductance is low. Conversely, flashlamps typically contain a single plasma streamer that initially has a small cross-sectional diameter. The return trip is usually a considerable distance from the flashlamp. This creates a strong magnetic field near the streamer and large circuit loop area, which contributes significantly to inductance. In order to ensure efficient energy transfer between the energy supply means and the substrate, it is necessary to ensure that the impedance of the energy supply means substantially matches the impedance of the surface discharge. The impedance of a surface discharge depends on several factors, including the temperature and size of the discharge, and is thus affected by the type of gas used and the area of the substrate where the discharge occurs.
[0015]
If the impedance is low, a short discharge pulse with a high peak power can be generated for an appropriate operating voltage (about 20 kV). This helps to reduce laser losses and the above-mentioned thermal lensing effect. Therefore, it is expected that the surface discharge system will be more efficient because the impedance is lower than for flash lamps.
[0016]
The energy supply means usually comprises a capacitive energy storage device, a transmission line, a switch and a pair of electrodes. A discharge circuit comprising a self-aligned cable pulse generator or a low inductance resonant discharge circuit has been found to be effective. The pulse generator capacitively stores the energy in the high voltage cable that is discharged onto the surface of the substrate during a time determined by the characteristics of the cable. The resonant discharge circuit stores energy in a switchable capacitor on the surface of the substrate.
[0017]
In order to achieve uniform electric breakdown, it is preferable to apply a voltage pulse having a fast rising edge to the HV electrode. This is because a large number of breakdown arcs are thereby formed, and a uniform surface plasma can be formed. Advantageously, a resonant discharge circuit has this property, can discharge energy quickly (about 300 ns), and is more efficient at transferring energy than a cable generator setup. Resonant discharge circuits can drive low impedance loads with high peak power electrical pulses. Thus, the resonant discharge circuit is suitable for driving a low impedance surface discharge load and can produce the high peak power required for a pulsed dye laser pump source.
[0018]
The gas used also has a significant effect on the light emission characteristics of the pump source. The gas type (also gas pressure) affects the uniformity of the discharge. Preferably noble gas (less than 1.5 bar), CO2 2 (Less than 0.5 bar) or SF 6 (Less than 100 mbar) should be used.
[0019]
Small amount of SF 6 It has been found that the emission activity in the spectral band of 200 to 300 nm is improved when is added to a rare gas (such as Xe or Kr). This effect can be used to increase the pumping efficiency of the dye laser.
[0020]
Conveniently, Xe / SF 6 Or Kr / SF 6 It has been found that the use of a PTFE substrate together with produces a particularly strong light emission suitable for pumping dye lasers.
[0021]
Another factor that can affect the structural properties of a surface discharge is the means for making electrical contact between the energy supply means and the substrate. Advantageously, the use of profiled electrodes results in a uniform discharge. A suitably profiled electrode ensures that a uniform electric field is created, and then it is equally likely that a discharge streamer will be formed from any point on the HV electrode edge. Thus, the likelihood of a uniform discharge is increased. For gas discharge lasers, Rogowski or Chang profiled electrodes are commonly used. Chang's electrodes have been tested in our surface discharge system and produce a uniform discharge. However, a simpler configuration that also produces a uniform surface discharge is to use rounded corners for the electrodes. These corners advantageously have a radius of curvature of about 2-5 mm.
[0022]
Surface discharges tend to have low impedance. Therefore, it is important that the inductance of the energy supply circuit is low so that the quality of the driving electric energy pulse does not deteriorate.
[0023]
An energy supply comprising a low inductance discharge circuit having electrodes connected to the dielectric substrate slab by striplines substantially perpendicular to the direction of surface discharge propagation constitutes an intrinsic low inductance energy supply. A ground return in such a configuration can be provided by wrapping the stripline ground conductor around the side of the substrate and returning it to the supply circuit from under the substrate slab.
[0024]
The above configuration, in which the electrical feed is connected at right angles to the discharge propagation, allows the placement of a laser mirror near the edge of the dye slab gain medium, which has the effect of optimizing the energy emission of the laser system. There is a further advantage that there is.
[0025]
Changing the substrate material affects the light emission characteristics of the pump source. Suitable substrate materials for use in the laser pump source are polymers, ceramics and glass. The use of a PTFE substrate has been found to be particularly suitable for pumping rhodamine 6G based dye lasers.
[0026]
The thickness of the substrate is also important. The substrate must be thick enough to withstand the strong shock waves and high electric fields generated during the discharge. However, the substrate must not be too thick, otherwise sufficient capacitive coupling between the discharge and the discharge circuit will not be obtained. Substrates having a thickness in the range of 0.5 to 6 millimeters have been found to promote a uniform surface discharge with sufficient discharge / substrate interaction to modify the spectral emission. For a PTFE substrate, a thickness of about 1 mm has been found to be effective.
[0027]
Spectral emission properties can be further enhanced by including appropriate dopants in the substrate. The doped substrate exhibits strong discrete spectral lines overlying the emission profile of the undoped substrate, and advantageously the dopant material can be selected such that these spectral lines match the absorption band of the gain medium. For example, the use of lead-doped glass as a substrate results in a pumping source that is particularly suited for use with dye-based lasers.
[0028]
Because the pump source of the present invention is planar in geometry, it can be mounted close to the gain medium to optimize direct pumping of the laser. In a further aspect of the invention, there is provided a laser head incorporating a dye gain medium operably coupled to a pump source as described above. Laser heads can have several different configurations. Conveniently, the laser head is a Bethune cell configuration (DS Bethune, "Dye cell design for high-power low-divergence excimer-pumped dye lasers", see Appl. Op. Lateral flow configuration (C Tallman and R Tennant, "Large-scale, excimer-laser-pumped dye lasers" in "High power dye lasers" FJ Duart Ed., 91-Spring, Vol. 91, Springer-91). Can be provided. Preferably, the laser head has a Bethune cell configuration. This is because a more efficient laser can be obtained.
[0029]
The above laser configuration is particularly suitable for liquid dye lasers. However, solid state dye lasers are considered an attractive alternative to liquid dye lasers, and it is therefore a further object of the present invention to provide a pump source configuration suitable for use in solid state dye lasers.
[0030]
Accordingly, the present invention also provides a pump source for a solid state dye laser comprising a pump source wherein the dielectric material can also act as a laser gain material, as claimed above.
[0031]
Such a pump source configuration is useful because there is no need to place a separate liquid dye gain medium nearby. Alternatively, laser action can be achieved from the substrate itself by initiating a surface discharge on the substrate.
[0032]
Suitable substrates include a host substrate doped with a laser dye.
[0033]
Examples of host substrates include solgel, organically modified silica (ormosil), polymers and polymer-filled glass. Examples of suitable dye dopants include organic laser dyes such as pyromethene. In particular, Pyr597 can be used as a dye dopant.
[0034]
The cover gas, substrate thickness, etc. can be changed in the same manner as described above.
[0035]
Next, embodiments of the present invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
[0036]
FIG. 1a shows a surface discharge assembly suitable for use as a pump source for a laser. The planar dielectric substrate 1 is connected via electrodes 3, 5 to an energy discharge source (not shown). Electrode 5 is connected to ground plane 7. One surface of the substrate is in contact with the gas 9.
[0037]
When a high voltage pulse is initiated from the electrode 3, an electrical breakdown of the gas 9 occurs in the region between the electrodes 3, 5, as shown in FIG. 1b. Then a surface plasma is formed.
[0038]
FIG. 2 shows a pump source with a substrate / cover gas configuration and a resonant circuit discharge. The figure shows an ALE 402L + 50 kV power supply 21 connected to a 100 nF energy storage capacitor 23. Power supply 21 and capacitor 23 are located in the high inductance (about 2.0 μH) section of the circuit. The inductance is generated by the loop of the wire 25 and the switch 27. This switch 27 comprises a gas-filled in-line triggertron spark gap that separates the capacitor 23 from the rest of the circuit and can block 30 kV when filled with nitrogen at a pressure of one atmosphere.
[0039]
The circuit also comprises a 100 nF low inductance (approximately 4 nH) capacitor 29 made from 0.5 mm thick Mylar® sheet having dimensions of 3 m × 0.45 m and covered with 76 μm copper foil. This sheet capacitor is connected in series with a surface discharge load via a high aspect ratio, low inductance (about 5 nH) stripline (also of Mylar and copper structure). (Note: a stripline comprises two planar electrical conductors with a dielectric insulator between them. The aspect ratio refers to the width of the conductor compared to the thickness of the insulator, ie, a large aspect ratio means a large conductor width and a small insulation Body thickness).
[0040]
The surface discharge is provided by a dielectric substrate made from 1 mm thick PTFE 31. A 20 mm wide copper ground plane (indicated by the dotted line) is connected to the back of the PEFE substrate 31 to minimize surface discharge inductance. The ground plane also forms part of the current return and stripline for the surface discharge.
[0041]
Two copper electrodes 33 having a width of 10 mm, a thickness of 0.45 mm, and a corner radius of curvature of about 2 mm (see FIG. 1 b where the length of the arrow at the upper corner of the electrode 3 represents the radius of curvature of the electrode corner) are formed on the substrate 31 Located above the ground plane. Copper electrodes 33 are 45 mm apart.
[0042]
The substrate 31 has a small amount of SF 6 (A partial pressure of 800 mbar for Xe / Kr, SF 6 Is 150 mbar).
[0043]
The discharge circuit was charged to 22 kV. Upon switching the spark gap, about 75% of this energy was transferred to Mylar capacitor 29 and was therefore available for surface discharge.
[0044]
2 was connected to a laser head, and laser energy was measured. FIG. 3 shows that the cover gas is Xe / SF 6 Or Kr / SF 6 4 shows the light pulse shapes for the discharge and laser emission when. The plot in FIG. 3 has been normalized to show pulse length and shape. Plot lines 41 and 42 are respectively Kr / SF 6 And Xe / SF 6 2 shows laser emission using Plot lines 43 and 44 are respectively Kr / SF 6 And Xe / SF 6 2 shows the discharge emission from. FIG. 3 shows how the laser emission responded to the photoexcitation pulse and shows that the laser pulse length was about 400 ns.
[0045]
FIG. 4 shows Kr / SF 6 (Plot 45) and Xe / SF 6 Figure 5 shows the spectral energy emission of a surface discharge on a PTFE substrate for (Plot 46). As can be seen, there is significant emission in the light region of the spectrum, thus making this surface discharge configuration suitable as a source for photodye lasers.
[0046]
5a and 5b show two laser head configurations suitable for use with a surface discharge pump source. FIG. 5a shows a Bethune cell configuration. Here, the pump source (substrate 51 and electrodes 53, 55) is located below one surface of a Herasil® silica dye cell 57 having a triangular cross section. Most of the light emitted by the surface discharge is reflected into the silica dye-filled channel 59 by the cell walls. The laser output is indicated by arrow 61.
[0047]
FIG. 5b shows another laser head configuration, a lateral flow dye laser. In this configuration, the dye flows over the surface of the substrate (as indicated by arrow 63). The laser output is in a direction perpendicular to the dye flow. See arrow 65 (dye will flow in or out of the page in the vertical view of FIG. 5b). In FIG. 5b, the same numbers are used to identify elements of the device that are equivalent to those shown in FIG. 5a.
[0048]
5a and 5b, the dye solution consists of 86 μM rhodamine 6G in a methanol solution. The Bethune cell was observed to operate at a higher level of efficiency than the lateral flow cell.
[0049]
FIG. 6 shows three views of the solid state dye laser head configuration. A Pyr597-doped planar dielectric polymer slab 70 (modified poly (methyl methacrylate) polymer-MPMMA) is connected to the discharge circuit 76 via electrodes (72, 74). The load is separated from the discharge circuit by a nitrogen-filled triggertron spark gap 78.
[0050]
The substrate is covered by gas 80 (0.5 bar xenon). The strip lines and electrodes have a low impedance configuration. That is, the return path from the ground electrode 74 to the discharge circuit is on the back surface of the substrate (ground return path 84). At one end of the slab is a 100% reflective mirror 86, and at the other end is an output coupler 88. The distance between the 100% mirror and the output coupler is minimized by configuring the stripline perpendicular to the surface discharge propagation and laser emission direction 82.
[0051]
PTFE reflector 90 and PTFE sheet 92 are located above and below the substrate, respectively, to maximize the coupling of the discharge light into the gain medium. Unmodified PMMA is used on both sides of the dye slab 94 as an insulating sheet.
[0052]
The substrate 70 shown in the figure had a length of 14 cm, a width of 5 cm and a thickness of 4 mm. Laser dye Pyromethene 597 (Pyr597) has a concentration of 10 -4 M is mixed in the substrate. (Note: For efficient pumping of the laser dye, the surface discharge must have a strong emission in the laser dye absorption band. Since the dye is doped into MPMMA transmitting only above about 290 nm, Only the visible absorption band of Pyr597 is pumped (470-554 nm)).
[0053]
The electrodes are 11 cm apart and have a corner radius of about 2 mm and a width of 2.5 cm. Electrode separation limits the discharge length to 11 cm. The discharge circuit is designed to supply 100 J of electrical energy to the surface discharge load in about 80 MW pulses. A surface discharge with this energy load, power load and discharge length results in a discharge impedance of about 0.5Ω, so the discharge circuit is designed as a matched 0.5Ω lumped element pulse forming network (pfn). The circuit consists of five parallel LC elements with a total storage capacitance of 1.14 μF. When using a 0.5Ω load, the pulse length is designed to be 1.25 μs.
[0054]
The circuit was charged to 13.3 KV, corresponding to a peak power of 80 MW for a 100 J capacitive stored energy, thus 0.5 Ω load. To minimize stray circuit inductance that distorts the electrical pulse shape, circuit components are connected 0.5 mm apart with Mylar dielectric layers using a low inductance copper stripline 10 cm wide.
[0055]
A ground stripline located below the dye slab (84) provides capacitive coupling to the discharge through the substrate.
[0056]
FIG. 7 compares the light pulse shapes of the laser output 98 and the surface discharge 96. The light pulse length was 1.9 μs with a 6.5 μs tail. The laser pulse was 950 ns shorter than the expected surface discharge emission pulse.
[0057]
The maximum energy value of the laser was 69 mJ obtained for an output coupler reflectivity of 50% (see FIG. 8). For the laser pulse shown in FIG. 4, this gave a power output of 73 kW.
[0058]
One skilled in the art will readily appreciate that other configurations of the pump source are considered to be within the scope of the present invention. For example, for the configuration shown in FIG. 6, a dye-doped polymer with lower absorption at the lasing wavelength could be used. The surface discharge can also be modified to ensure that the laser dye emits more in the visible absorption band.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1a
FIG. 4 illustrates a representative surface discharge assembly.
FIG. 1b
FIG. 4 illustrates a representative surface discharge assembly.
FIG. 2
FIG. 4 is a diagram showing a layout including a resonance discharge circuit and a surface discharge platform.
FIG. 3
FIG. 3 shows a normalized light emission intensity profile of the layout shown in FIG. 2 comparing laser emission with discharge emission with different gases.
FIG. 4
FIG. 3 shows normalized emission spectra of gas types in the different types of devices shown in FIG.
FIG. 5a
FIG. 2 schematically shows different laser dye heads (the figure shows two laser heads in transverse and longitudinal section, in each case the transverse section is along the line 2-2 shown in longitudinal view); .
FIG. 5b
FIG. 2 schematically shows different laser dye heads (the figure shows two laser heads in transverse and longitudinal section, in each case the transverse section is along the line 2-2 shown in longitudinal view); .
FIG. 6
FIG. 3 is various views illustrating a surface discharge pump dye laser head and discharge circuit according to a solid state dye laser pump source embodiment.
FIG. 7
FIG. 7 shows the light pulse shapes of (96) laser emission (98) and surface discharge light emission resulting from the setup of FIG.
FIG. 8
FIG. 7 illustrates the laser energy resulting from the setup of FIG.

Claims (23)

表面の少なくとも一部が露出している誘電材料のスラブと、適切なガスを充填することができる、前記ガスを前記露出している表面に接触させておくための収容手段と、ソースの動作中に基板の前記露出している表面上にエネルギーを供給し、それにより表面放電を開始させることができるように構成されたエネルギー供給手段とを備えるレーザ用のポンプソースであって、前記エネルギー供給手段のインピーダンスが前記表面放電のインピーダンスに実質的に整合するレーザ用のポンプソース。A slab of dielectric material having at least a portion of the surface exposed, and a containment means capable of being filled with a suitable gas for keeping said gas in contact with said exposed surface; during operation of the source Energy supply means configured to supply energy onto the exposed surface of the substrate and thereby initiate a surface discharge, the pump source for a laser comprising: A pump source for a laser whose impedance substantially matches the impedance of said surface discharge. 前記エネルギー供給手段が自己整合ケーブルパルス発生器を備える請求項1に記載のポンプソース。The pump source according to claim 1, wherein the energy supply means comprises a self-aligned cable pulse generator. 前記エネルギー供給手段が低インダクタンス共振放電回路を備える請求項1に記載のポンプソース。The pump source according to claim 1, wherein said energy supply means comprises a low inductance resonant discharge circuit. 前記放電回路が数百ナノ秒以内にエネルギーを放電することができる請求項3に記載のポンプソース。4. The pump source according to claim 3, wherein the discharge circuit is capable of discharging energy within a few hundred nanoseconds. 前記収容手段が1.5バール未満の圧力の希ガスで充填される請求項1から4のいずれかに記載のポンプソース。5. The pump source according to claim 1, wherein the storage means is filled with a rare gas having a pressure of less than 1.5 bar. 前記ガスがさらに小百分率のSFを含む請求項5に記載のポンプソース。Pump source according to claim 5 containing SF 6 of the gas further small percentage. カバーガスが二酸化炭素を含む請求項1から6のいずれかに記載のポンプソース。The pump source according to any one of claims 1 to 6, wherein the cover gas includes carbon dioxide. 前記エネルギー供給手段がプロファイル形成した電極によって前記誘電材料に動作可能に接続される請求項1から7のいずれかに記載のポンプソース。A pump source according to any of the preceding claims, wherein the energy supply means is operatively connected to the dielectric material by a profiled electrode. 前記エネルギー供給手段が、使用中に表面放電伝搬方向に対して実質的に直角になるように前記基板に接続されたストリップライン電極を備える請求項1から8のいずれかに記載のポンプソース。9. A pump source according to any of the preceding claims, wherein the energy supply means comprises a stripline electrode connected to the substrate so as to be substantially perpendicular to the direction of surface discharge propagation during use. 前記誘電材料がポリマー、セラミックまたはガラス材料である請求項1から9のいずれかに記載のポンプソース。The pump source according to any one of claims 1 to 9, wherein the dielectric material is a polymer, ceramic or glass material. 前記誘電材料がPTFEである請求項10に記載のポンプソース。The pump source according to claim 10, wherein the dielectric material is PTFE. 前記誘電材料の厚さが0.5〜6ミリメートルの範囲内である請求項1から11のいずれかに記載のポンプソース。A pump source according to any preceding claim, wherein the thickness of the dielectric material is in the range of 0.5 to 6 millimeters. 前記誘電材料がドープされる請求項1から12のいずれかに記載のポンプソース。A pump source according to any of the preceding claims, wherein the dielectric material is doped. 前記誘電材料の前記スラブがレーザ利得材料として作用することができる請求項1から9のいずれかに記載のポンプソースを備える固体色素レーザ用のポンプソース。A pump source for a solid-state dye laser comprising a pump source according to any of the preceding claims, wherein the slab of the dielectric material is capable of acting as a laser gain material. 誘電基板材料がソルゲル、有機修飾シリカ(ormosil)ポリマーまたはポリマー充填ガラスである請求項14に記載のポンプソース。The pump source according to claim 14, wherein the dielectric substrate material is solgel, an organically modified silica (ormosil) polymer, or a polymer-filled glass. 前記誘電材料がレーザ色素でドープされる請求項14に記載のポンプソース。The pump source according to claim 14, wherein the dielectric material is doped with a laser dye. 前記レーザ色素がピロメテン(pyrromethene)である請求項16に記載のポンプソース。17. The pump source according to claim 16, wherein the laser dye is pyromethene. 前記レーザ色素がPyr597である請求項17に記載のポンプソース。The pump source according to claim 17, wherein the laser dye is Pyr597. 前記誘電材料の厚さが0.5〜6ミリメートルの範囲内である請求項14から18のいずれかに記載のポンプソース。A pump source according to any of claims 14 to 18, wherein the thickness of the dielectric material is in the range of 0.5 to 6 millimeters. 請求項1から13のいずれかに記載のポンプソースと、色素利得媒質を備えるレーザヘッドとを備え、前記レーザヘッドがBethuneセル構成を有する色素レーザ。14. A dye laser comprising: the pump source according to claim 1; and a laser head including a dye gain medium, wherein the laser head has a Bethune cell configuration. 請求項1から13のいずれかに記載のポンプソースと、色素利得媒質を備えるレーザヘッドとを備え、前記レーザヘッドが横方向流れ構成を有する色素レーザ。A dye laser comprising a pump source according to any one of claims 1 to 13 and a laser head comprising a dye gain medium, wherein the laser head has a lateral flow configuration. 請求項14から19のいずれかに記載のポンプソースと、前記基板の上に配置されたPTFE反射器および前記基板の下のPTFEシートを備えるレーザヘッドとを備える色素レーザ。20. A dye laser comprising a pump source according to any of claims 14 to 19, and a laser head comprising a PTFE reflector disposed above the substrate and a PTFE sheet under the substrate. i)ガスを誘電材料のスラブの露出している表面に接触させておくステップと、
ii)表面放電を開始させるためにエネルギー供給回路によって前記誘電材料の前記露出している表面上にエネルギーを放電させるステップとを備え、
iii)前記表面放電のインピーダンスと前記エネルギー供給回路のインピーダンスが実質的に整合するように構成されている、
レーザ用の利得媒質をポンピングする方法。
i) keeping the gas in contact with the exposed surface of the slab of dielectric material;
ii) discharging energy onto the exposed surface of the dielectric material by an energy supply circuit to initiate a surface discharge;
iii) the impedance of the surface discharge and the impedance of the energy supply circuit are configured to substantially match;
A method of pumping a gain medium for a laser.
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